TWI524361B - 透明導電膜 - Google Patents

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Description

透明導電膜
本發明涉及電子技術領域，特別是涉及一種透明導電膜。
透明導電膜是一種具有良好的導電性，以及在可見光波段具有高透光率的薄膜，廣泛應用於平板顯示、光伏器件、觸控面板和電磁遮罩等，具有極其廣闊的市場空間。
目前，現有的透明導電膜一般可以分為非圖形化和圖形化。前者在諸如觸摸屏等應用中，往往需要曝光、顯像、蝕刻及清洗等多道工序對透明導電膜進行圖形化處理。而後者通過壓印成型出凹槽，將液態的導電材料填充於凹槽後，經燒結成固態柔性膜線結構即可，省去了複雜且污染環境的圖形化工藝，是透明導電膜的主要發展方向。
然而，該液態導電材料填充于凹槽時容易收縮為若干球形或近似球形的結構，經燒結後導電材料容易呈若干互相間隔的球形或近似球形，導致導電材料內部的連通性差，影響透明導電膜的導電性能。
基於此，有必要針對導電材料內部之間的連通性差，影響透明導電膜的導電性能的問題，提供一種透明導電膜。
一種透明導電膜，包括：基底，包括第一表面和與該第一表面相對設置的第二表面；及 第一網格凹槽，開設於該基底的第一表面，該第一網格凹槽底部為非平面結構；第一導電層，包括由填充於該第一網格凹槽的導電材料形成的第一導電網格。
在其中一個實施例中，該非平面結構的形狀包括V形或者圓弧形中的至少一種。
在其中一個實施例中，該基底包括基板和第一基質層，該第一表面位於該第一基質層遠離該基板的表面。
在其中一個實施例中，包括第二導電層，該基底的第二表面開設有第二網格凹槽，該第二網格凹槽底部為非平面結構，該第二導電層包括由填充於該第二網格凹槽的導電材料形成的第二導電網格。
在其中一個實施例中，包括第二導電層，該基底包括第一基質層、基板和第二基質層，該第一基質層和該第二基質層層疊設置於該基板同側，該第一表面位於該第一基質層遠離該基板的表面，該第二基質層附著於該第一表面，該第二基質層遠離該第一基質層的表面開設有第二網格凹槽，該第二網格凹槽底部為非平面結構，該第二導電層包括由填充於該第二網格凹槽的導電材料形成的第二導電網格。
在其中一個實施例中，包括第二導電層，該基底包括第一基質層、基板和第二基質層，該基板位於該第一基質層和該第二基質層之間，該第一表面位於該第一基質層遠離該基板的表面，該第二基質層附著於該基板遠離該第一基質層的表面，該第二基質層遠離該基板的表面開設有第二網格凹槽，該第二網格凹槽底部為非平面結構，該第二導電層包括由填 充於該第二網格凹槽的導電材料形成的第二導電網格。
在其中一個實施例中，該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的深度與寬度的比值不小於1。
在其中一個實施例中，該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的深度為2μm~6μm，該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的寬度為0.2μm~5μm。
在其中一個實施例中，該第一導電網格及該第二導電網格至少其中之一的網格形狀為規則網格或者隨機網格。
在其中一個實施例中，該第一導電網格及該第二導電網格至少其中之一的導電材料為金屬、碳奈米管、石墨烯墨水和導電高分子材料中的至少一種。
上述透明導電膜，在基底的第一表面開設第一網格凹槽，將導電材料填充於第一網格凹槽形成第一導電網格，構成第一導電層，第一網格凹槽底部為非平面結構。如此，在將液態的導電材料填充於第一網格凹槽時，因第一網格凹槽的底部不平整，有利於分解液態的導電材料在與第一網格凹槽底部接觸時的張力，以避免張力過大而使液態的導電材料收縮呈若干球形或者近似球形的結構，減少經燒結後導電材料呈若干互相間隔的球形或近似球形的機率，提高燒結後導電材料內部的連通性，保證透明導電膜的導電性能。
110‧‧‧基底
112‧‧‧第一表面
113‧‧‧基板
114‧‧‧第二表面
115‧‧‧第一基質層
116‧‧‧第一網格凹槽
117‧‧‧第二基質層
118‧‧‧第二網格凹槽
120‧‧‧第一導電層
122‧‧‧第一導電網格
130‧‧‧第二導電層
132‧‧‧第二導電網格
第1圖為一實施方式的透明導電膜的結構示意圖； 第2圖為實施例一的透明導電膜的結構示意圖；第3圖為實施例二的透明導電膜的結構示意圖；第4圖為實施例三的透明導電膜的結構示意圖；第5圖為實施例四的透明導電膜的結構示意圖；第6圖為實施例五的透明導電膜的結構示意圖；第7圖為一實施方式的第一導電網格的結構示意圖；第8圖為另一實施方式的第一導電網格的結構示意圖。
為使透明導電膜的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖式對透明導電膜的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解透明導電膜。但是透明導電膜能夠以很多不同於在此描述的其他方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此透明導電膜不受下面公開的具體實施的限制。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於透明導電膜的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在透明導電膜的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制透明導電膜。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
下面結合圖式和具體實施例對透明導電膜做進一步說明。
如第1圖所示，一種透明導電膜，包括基底110、第一導電層120。基底110，包括第一表面112和與第一表面112相對設置的第二表面114，基底110的第一表面112開設有第一網格凹槽116，第一網格凹槽116底部為非 平面結構，第一導電層120包括由填充於第一網格凹槽116的導電材料形成的第一導電網格122。第一網格凹槽116可通過使用與第一導電網格122對應的圖形化壓印模版壓印形成。
上述透明導電膜，在基底110的第一表面112開設第一網格凹 槽116，將導電材料填充於第一網格凹槽116形成第一導電網格122，構成第一導電層120，第一網格凹槽116底部為非平面結構。如此，在將液態的導電材料填充於第一網格凹槽116時，因第一網格凹槽116的底部不平整，有利於分解液態的導電材料在與第一網格凹槽116底部接觸時的張力，以避免張力過大而使液態的導電材料收縮呈若干球形或者近似球形的結構，減少經燒結後導電材料呈若干互相間隔的球形或近似球形的機率，提高燒結後導電材料內部的連通性，保證透明導電膜的導電性能。
請參閱第1圖，在其中一個實施例中，第一網格凹槽116底部 非平面結構的形狀包括V形或者圓弧形中的至少一種。在將液態的導電材料填充於第一網格凹槽116時，當導電材料流至第一網格凹槽116底部時會根據非平面結構的形狀填充，設計非平面結構的形狀包括V形或者圓弧形中的至少一種，而V形或者圓弧形形成一定角度，可使該導電材料一部分的張力相互抵消以減小導電材料表面的張力，同時還可使導電材料形成一個向下的力，有利於液態的導電材料與第一網格凹槽116的表面更好的接觸，避免液態的導電材料收縮呈若干球形或者近似球形的結構，減少經燒結後導電材料呈若干互相間隔的球形或近似球形的機率，提高燒結後導電材料內部的連通性，進一步保證透明導電膜的導電性能。
具體地，非平面結構的形狀可以為單個V形或者單個圓弧 形，非平面結構的形狀也可以為多個V形組合的規則鋸齒狀，多個圓弧形組合的波浪狀或者V形和圓弧形組合的非平面結構等，當然非平面結構還可以為其他形狀，只要保證第一網格凹槽116底部不平整即可。
其中，第一網格凹槽116的深度和寬度均處於微米級別，為 了保證在第一網格凹槽116底部的非平面結構在改善燒結後導電材料內部的連通性的同時，也不影響透明導電膜的導電性能，故非平面結構的波動幅度合理設置為500nm~1000nm，如此非平面結構的高度處於奈米級別，並不會對第一網格凹槽116的深度和寬度在整體數值上造成影響，進一步保證了透明導電膜的導電性能。
請參閱第3圖，在實施例二中，基底110包括基板113和第一 基質層115，第一表面112位於第一基質層115遠離基板113的表面。在基板113表面塗布第一基質層115，通過使用與第一導電網格122對應的圖形化壓印模版壓印第一基質層115遠離基板113的表面形成第一網格凹槽116，填充導電材料於第一網格凹槽116形成第一導電網格122，構成第一導電層120。該第一基質層115可用於絕緣和成型。需要指出的是，在其他實施例中，如第2圖所示的實施例一，透明基底110可僅包括基板113，第一網格凹槽116直接開設於基板113一表面，所以第一基質層115不是必須的。
其中，第一基質層115的材料可以為固化膠、壓印膠或聚碳 酸酯，基板113的材料可以為聚對苯二甲酸類塑膠(Polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或玻璃。在本實施例中，基板113的材料為對苯二甲酸乙二酯，以透明絕緣材料為佳。
請參閱第4圖，在實施例三中，透明導電膜為雙層結構，包 括第一導電層120和第二導電層130，基底110的第二表面114開設有第二網格凹槽118，第二網格凹槽118底部為非平面結構，第二導電層130包括由填充於第二網格凹槽118的導電材料形成的第二導電網格132。在同一基底110設置兩層導電層，可減小透明導電膜的厚度，節約成本，提高透明導電膜的透光率。第二網格凹槽118底部非平面結構在結構和功能上均與第一網格凹槽116底部非平面結構所起的作用相同，如上所述，故在此不再贅述。第二網格凹槽118可通過使用與第二導電網格132對應的圖形化壓印模版壓印形成。
請參閱第5圖，在實施例四中，透明導電膜為雙層結構，包 括第一導電層120和第二導電層130，基底110包括第一基質層115、基板113和第二基質層117，第一基質層115和第二基質層117層疊設置於基板113同側，且第一表面112位於第一基質層115遠離基板113的表面，第二基質層117附著於第一表面112，第二基質層117遠離第一基質層115的表面開設有第二網格凹槽118，第二網格凹槽118底部為非平面結構，第二導電層130包括由填充於第二網格凹槽118的導電材料形成的第二導電網格132。該第一基質層115和第二基質層117均可用於絕緣和成型。在同一基底110設置兩層導電層，可減小透明導電膜的厚度，節約成本，提高透明導電膜的透光率。第二網格凹槽118底部非平面結構在結構和功能上均與第一網格凹槽116底部非平面結構所起的作用相同，如上所述，故在此不再贅述。第一網格凹槽116通過使用與第一導電網格122對應的圖形化壓印模版壓印第一表面112形成，第二網格凹槽118可通過使用與第二導電網格132對應的圖形化壓印 模版壓印第二基質層117遠離第一基質層115的表面形成。需要指出的是，在其他實施例中，透明基底110可僅包括基板113，則第二網格凹槽118直接開設於基板113遠離第一導電層120的表面，所以第二基質層117不是必須的。其中，第一基質層115和第二基質層117的材質均可以為固化膠、壓印膠或聚碳酸酯。
請參閱第6圖，在實施例五中，透明導電膜為雙層結構，包 括第一導電層120和第二導電層130，基底110包括第一基質層115、基板113和第二基質層117，基板113位於第一基質層115和第二基質層117之間，且第一表面112位於第一基質層115遠離基板113的表面，第二基質層117附著於基板113遠離第一基質層115的表面，第二基質層117遠離基板113的表面開設有第二網格凹槽118，第二網格凹槽118底部為非平面結構，第二導電層130包括由填充於第二網格凹槽118的導電材料形成的第二導電網格132。該第一基質層115和第二基質層117均可用於絕緣和成型。在同一基底110設置兩層導電層，可減小透明導電膜的厚度，節約成本，提高透明導電膜的透光率。 第二網格凹槽118底部非平面結構在結構和功能上均與第一網格凹槽116底部非平面結構所起的作用相同，如上所述，故在此不再贅述。第一網格凹槽116通過使用與第一導電網格122對應的圖形化壓印模版壓印第一表面112形成，第二網格凹槽118可通過使用與第二導電網格132對應的圖形化壓印模版壓印第二基質層117遠離基板113的表面形成。需要指出的是，在其他實施例中，透明基底110可僅包括基板113，則第二網格凹槽118直接開設於基板113遠離第一導電層120的表面，所以第二基質層117不是必須的。其中，第一基質層115和第二基質層117的材質均可以為固化膠、壓印膠或聚 碳酸酯。
在其中一個實施例中，由於導電材料屬於三維的具有各向異 性的物質，表現為平行於層面方向的熱膨脹係數遠小於垂直於層面方向，所以在將導電材料填充於網格凹槽進行燒結時，如果網格凹槽深度小於寬度，會使導電材料在垂直於層面方向拉應力過大而導致材料斷裂，故第一網格凹槽116的深度與寬度的比值可合理設置為不小於1，第二網格凹槽118的深度與寬度的比值可合理設置為不小於1，以保證導電材料填充於凹槽後，在經過燒結成型的過程中不發生斷裂，保證透明導電膜的導電性。為了描述方便，網格凹槽代表第一網格凹槽116和第二網格凹槽118。
在其中一個實施例中，第一網格凹槽116及/或第二網格凹 槽118的深度合理設置為2μm~6μm，第一網格凹槽116及/或第二網格凹槽118的寬度合理設置為0.2μm~5μm。在本實施例中，凹槽的最大深度為3μm，最大寬度為2.2μm。
如圖8所示，第一導電網格122及/或第二導電網格132的網 格形狀為規則網格。第一導電網格122包括多個第一網格單元，第二導電網格132包括多個第二網格單元，第一導電網格122及/或第二導電網格132的網格形狀均為規則網格，即所有的第一網格單元及/或第二網格單元的網格週期均相同，網格週期指的是每個網格單元的大小，也就是第一導電網格122及/或第二導電網格132的網格形狀為規則網格。如此，在將透明導電膜與其他顯示裝置貼合時，特別是對於顯示螢幕較小的顯示裝置，可避免顯示圖片出現紊亂的現象。
如第7圖所示，第一導電網格122及/或第二導電網格132的 網格形狀為隨機網格。如此，在將透明導電膜與其他顯示裝置貼合時，為了避免莫爾條紋(Moiré pattern)的產生，第一導電網格122及/或第二導電網格132的網格形狀為隨機網格，即至少兩個第一網格單元及/或者至少兩個第二網格單元的網格週期不相同，在透明導電膜的各個角度均分佈有第一網格單元和第二網格單元。其中，網格週期為每個網格單元的大小。 莫爾條紋是一種光學現象，是兩條線或兩個物體之間以恒定的角度和頻率發生干涉的視覺結果，當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋，這種光學現象就是莫爾條紋。其中，第一網格單元和第二網格單元的形狀均可以為菱形、矩形、平行四邊形、曲邊四邊形或者多邊形，曲邊四邊形具有四條曲邊，相對的兩條曲邊具有相同的形狀及曲線走向。
在其中一個實施例中，第一導電網格122及/或第二導電網 格132的導電材料為金屬、碳奈米管、石墨烯墨水和導電高分子材料中的至少一種。金屬可以包括金、銀、銅、鋁、鎳、鋅或其中至少二者的合金中的一種。在本實施例中，導電材料為奈米銀墨水，銀墨水的固含量35%，填充於第一網格凹槽116並燒結後為固態柔性銀線，燒結溫度可以選用150攝氏度。可以理解，製備第一導電層120和第二導電層130的材料為電的導體即可實現相應的功能。
以上該實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明申請專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域具通常知識者來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附申請專利範圍為準。
110‧‧‧基底
112‧‧‧第一表面
114‧‧‧第二表面
116‧‧‧第一網格凹槽
120‧‧‧第一導電層

Claims (6)

  1. 一種透明導電膜，其特徵在於，包括：基底，包括第一表面和與該第一表面相對設置的第二表面；第一網格凹槽，開設於該基底的第一表面，該第一網格凹槽底部為非平面結構；第一導電層，包括由填充於該第一網格凹槽的導電材料形成的第一導電網格；及第二導電層，該基底的第二表面開設有第二網格凹槽，該第二網格凹槽底部為非平面結構，該第二導電層包括由填充於該第二網格凹槽的導電材料形成的第二導電網格。
  2. 如請求項1所述的透明導電膜，其中該非平面結構的形狀包括V形或者圓弧形中的至少一種。
  3. 如請求項1所述的透明導電膜，其中該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的深度與寬度的比值不小於1。
  4. 如請求項3所述的透明導電膜，其中該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的深度為2μm~6μm，該第一網格凹槽及該第二網格凹槽至少其中之一的寬度為0.2μm~5μm。
  5. 如請求項1所述的透明導電膜，其中該第一導電網格及該第二導電網格至少其中之一的網格形狀為規則網格或隨機網格。
  6. 如請求項1所述的透明導電膜，其中該第一導電網格及該第二導電網格至少其中之一的導電材料為金屬、碳奈米管、石墨烯墨水及導電高分子材料中的至少一種。
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